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CURSO: 3° BCCB CAPACIDAD: Aplica las expresiones físicas de los distintos tipos de movimiento en la resolución de problemas de complejidad progresiva. TEMA: Cinemática del movimiento circular, movimiento circular uniforme, movimiento circular uniforme variado. INDICADORES: ✓ Escribe la ecuación de velocidad angular media. ✓ Indica la expresión matemática de velocidad angular instantánea. ✓ Extrae correctamente los datos en cada situación problemática ✓ Determina el producto de velocidad tangencial. ✓ Aplica la fórmula matemática de período en la resolución de problemas referente al movimiento circular. Observación: Queda a criterio del docente agregar más indicadores y/o aumentar puntaje (1 punto por indicador). ACTIVIDADES: Resolvemos los siguientes problemas: 1) Un ventilador de techo está girando a razón de 240 rpm y su radio es 1,2 m. Calcular su período y velocidad tangencial en el extremo de sus paletas. 2) Una esferita de acero se mueve sobre un riel circular con un radio de giro de 5 metros y su velocidad angular es 0,628 /seg. Determinar su período. 3) Un cuerpo efectúa 300 vueltas sobre una circunferencia en 2,5 min. Calcule: a) El período del movimiento b) La frecuencia en Hz Física Plan Específico 4) Una rueda de 60 cm de radio recorre una trayectoria rectilínea con una velocidad de 86,4 km/h sin deslizarse. a) ¿Con qué velocidad angular gira esa rueda? b) ¿Cuál es la frecuencia de esa rueda? 5) Un automóvil recorre una pista circular de 80 metros de radio MCU, con una velocidad tangencial de 72 km/h. Calcular: a) La velocidad angular b) El período c) La frecuencia en rpm 6) La rueda de un parque de diversiones gira con un período de 20 segundos y las personas sentadas en los asientos se mueven con una velocidad tangencial de 4, 71 m/s. Hallar: a) La frecuencia de giro, en rpm. b) El radio de la rueda 7) Una rueda completa 150 giros por minuto. Calcule: a) La frecuencia b) El período c) La velocidad angular de la rueda d) La velocidad escalar de un punto situado a 12 cm del eje de la rueda 8) Una gran rueda está girando a razón de 4 vueltas por segundo, tiene 2 metros de radio. Hallar: a) La velocidad tangencial en el borde de la rueda; b) Su velocidad angular; c) La velocidad tangencial en el centro de la rueda; d) El período de giro 9) Determina la aceleración radial en la periferia de un disco de 40 cm de diámetro, si en un punto de la periferia la magnitud de la velocidad tangencial es de 12 m/s. 10) Dos corredores A y B parten del mismo punto de una pista circular de 120 m de longitud con velocidad de 8 m/s y 6 m/s respectivamente. a) Si parte en sentido opuesto. ¿Cuál será la menor distancia entre ellos, medida a lo largo de la pista, después de 20 seg? b) Si parte en el mismo sentido. ¿Después de cuánto tiempo el corredor A estará con una vuelta de ventaja sobre el corredor B? MEDIOS DE VERIFICACIÓN: Queda a criterio del docente los medios de verificación que utilizará. PUNTAJE: 5 puntos. Fuentes consultadas: ❖ Domínguez, Ing. Luis M. Física 1. Plan Común. Asunción- Paraguay ❖ Valiente de Angulo, Prof. Msc. María Luz (2020). Cuadernillo de Física ·3º Curso Plan Específico. Paraguay. 1) http://www.proyectosalonhogar.com/Enciclopedia_Ilustrada/Ciencias/Movimiento_Circular.htm (2) https://www.fisicalab.com/apartado/caracteristicas-mcu (3)https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dz1iiT9i 37dA&psig=AOvVaw3rbuBYmEuCgK03T- XRgtfk&ust=1588882541967000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCI8oSHoOkCFQAAAAA dAAAAABAO (4)https://d20ohkaloyme4g.cloudfront.net/img/document_thumbnails/0aee6e9bed5cfd15dbbf0ff1b94d 2a64/thumb_1200_1553.png (5) http://www.proyectosalonhogar.com/Enciclopedia_Ilustrada/Ciencias/Movimiento_Circular.htm (6) https://www.youtube.com/watch?v=bfwX5uo1E9I http://www.proyectosalonhogar.com/Enciclopedia_Ilustrada/Ciencias/Movimiento_Circular.htm https://www.fisicalab.com/apartado/caracteristicas-mcu https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dz1iiT9i37dA&psig=AOvVaw3rbuBYmEuCgK03T-XRgtfk&ust=1588882541967000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCI8oSHoOkCFQAAAAAdAAAAABAO https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dz1iiT9i37dA&psig=AOvVaw3rbuBYmEuCgK03T-XRgtfk&ust=1588882541967000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCI8oSHoOkCFQAAAAAdAAAAABAO https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dz1iiT9i37dA&psig=AOvVaw3rbuBYmEuCgK03T-XRgtfk&ust=1588882541967000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCI8oSHoOkCFQAAAAAdAAAAABAO https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dz1iiT9i37dA&psig=AOvVaw3rbuBYmEuCgK03T-XRgtfk&ust=1588882541967000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCNCI8oSHoOkCFQAAAAAdAAAAABAO https://d20ohkaloyme4g.cloudfront.net/img/document_thumbnails/0aee6e9bed5cfd15dbbf0ff1b94d2a64/thumb_1200_1553.png https://d20ohkaloyme4g.cloudfront.net/img/document_thumbnails/0aee6e9bed5cfd15dbbf0ff1b94d2a64/thumb_1200_1553.png http://www.proyectosalonhogar.com/Enciclopedia_Ilustrada/Ciencias/Movimiento_Circular.htm https://www.youtube.com/watch?v=bfwX5uo1E9I Información MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME Un objeto físico realiza un movimiento circular uniforme cuando describe circunferencias de radio determinado con rapidez constante. Es decir, el objeto físico recorre en la circunferencia arcos iguales en intervalos de tiempos iguales, sean estos tiempos grandes o pequeños. Son ejemplos de movimiento circular uniforme los siguientes: el movimiento del electrón que gira entorno al núcleo del átomo de hidrógeno; el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra; el movimiento de una partícula dispuesta sobre el plato de un tocadiscos; el movimiento de un objeto cualquiera que permanece fijo sobre la superficie de la Tierra, pues esta rota uniformemente alrededor de su eje. Si se hace girar una piedra atada al extremo de una cuerda. Si además de eso, el módulo de la velocidad permanece constante se afirma entonces que la piedra está dotada de un movimiento circular uniforme (MCU). Por lo tanto en este movimiento la velocidad tiene magnitud constante, pero su dirección varía en forma continúa CINEMÁTICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME Se realiza movimiento circular uniforme cuando un móvil realiza una trayectoria circular y el módulo del vector permanece constante y es diferente a cero Período (T): se llama período al tiempo que demora un móvil en dar una vuelta completa. Se mide en unidades de tiempo, horas, minutos, segundos, etc. Frecuencia (f): se llama frecuencia a la cantidad de vueltas efectuadas por unidad de tiempo. Se mide en Hz(Hertz), rps (revoluciones por minutos ) y rpm (revoluciones por minuto). 1Hz=60 rpm Velocidad angular(𝝎): es la velocidad constante de giro, se define como el cociente entre el ángulo descrito y el tiempo empleado en recorrerlo. La velocidad angular es una medida de la velocidad de rotación. Su unidad de medida es rad/s. El desplazamiento angular se debe pasar a radianes, entonces se debe considerar que 2π = 360º Velocidad tangencial (V): es la velocidad propia del móvil sobre su trayectoria circular, depende del centro de giro. Se llama tangencial porque es tangente a la trayectoria. Se mide en m/s, cm/s. Aceleración centrípeta o centrífuga (ac): La aceleración centrípeta por ser un vector, está definida cuando se conoce su dirección y sentido. Se observa que por ser la dirección y sentido de la aceleración centrípeta, los mismos que los del vector V se concluyeque la dirección es radial y de sentido hacia el centro de la trayectoria en cada punto de ella. Así llamamos: v = velocidad tangencial(m/s, cm/s) 𝝎 = velocidad angular (rad/s, 1/ seg) ϴ = ángulo recorrido t = tiempo empleado (s) T = período(h,min, s) f = frecuencia (Hz) n = cantidad de vueltas at = aceleración tangencial ac = aceleración centrípeta a = aceleración angular(rad/s2) R = radio de la circunferencia Construimos nuestro propio formulario Puedes elaborar el siguiente formulario en un trozo de cartulina, el mismo te ayudará para resolver los ejercicios (3) (4) Ejemplos 1. Una plataforma giratoria se mueve con una velocidad angular de 0,8 1/seg. Sobre ella se ha colocado una caja, a una distancia de 4 metros del centro de giro. Averiguar: A) La velocidad tangencial de la caja; B) El tiempo que demora en dar una vuelta completa; C) La frecuencia de giro, expresada en rpm Datos e incógnitas Fórmula Solución 𝝎: 𝟎, 𝟖 𝟏/seg R: 4m a) VT=? b) T=? VT= 𝝎. 𝑹 𝝎 = 𝟐𝝅 T 𝝎 =2πf a) VT= 𝝎. 𝑹 VT=0,81/s . 4m VT= 3,2 m/s b) 𝝎 = 𝟐𝝅 T 𝑻 = 𝟐𝝅 𝝎 T= 2. 3,14 0,81/s T= 7,35 seg c) 𝝎 =2πf 𝐟 = 𝝎 2π 𝐟= 0,81/s 2. 3,14 𝐟= 0,127 vueltas/s 2. La rueda de un motor gira con rapidez angular(5) 𝝎 = 500 rad/seg. a) ¿Cuál es el período? b) ¿Cuál es la frecuencia? Datos e incógnitas Fórmula Solución 𝝎 = 500 rad/seg. a) T=? b) f=? 𝝎 = 𝟐𝝅 T 𝒇 = 𝟏 T a) 𝝎 = 𝟐𝝅 T 𝑻 = 𝟐𝝅 𝝎 T= 2. 3,14 rad 500 rad/s T= 1,25.10-2 seg b) 𝒇 = 𝟏 T 𝐟= 1 1,25.10-2 seg 𝐟= 79,6 seg-1 = 70,6 rev/ seg 3. Un móvil realiza un movimiento circular con una velocidad angular media de 10 rad/s. Calcule el ángulo descrito en 5 seg. Datos e incógnitas Fórmula Solución 𝝎 = 10 rad/s. T= 5 seg ϴ=? 𝜭 = 𝝎. 𝑻 𝜭 = 𝝎. 𝑻 𝜭 =10 rad/s. 5 seg 𝜭 = 𝟓𝟎𝒓𝒂𝒅 4. Una rueda de un automóvil en MCU efectúa 2100 rpm. Sabiendo que el diámetro de la rueda mide 60 cm. Calcule el módulo de la aceleración centrípeta. Datos e incógnitas Fórmula Cálculo Auxiliar Solución 𝝎 = 𝒇 = 𝟐𝟏𝟎𝟎𝒓𝒑𝒎 d= 60 cm ac=? 𝒂𝒄 = 𝝎𝟐. 𝑹 2100rpm= 2100 vueltas x 2πrad x 1min= 219,8 rad/s 1 min 1vuelta 60s d=60cm/2 R=30cm/100= 0,3m. 𝒂𝒄 = 𝝎𝟐. 𝑹 ac= (219,8 1/ s)2. 0,3m ac=161,04 m/ s2 Docente responsable del Contenido: Rossana Soledad González Figueredo Docente responsable de la revisión: Edelio Joel Ramírez Santacruz Docente responsable de la edición final: Simón Francisco Ruíz Díaz Vicézar (BECAL – 01 Colombia) Coordinación: María Cristina Carmona Rojas. Becal- Colombia 01. Luque
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